Thermische beheertechnologieën voor elektronische componenten

Met de snelle ontwikkeling van hoogfrequente, hogesnelheids- en geïntegreerde schakelingstechnologieën is de vermogensdichtheid van elektronische componenten dramatisch toegenomen, terwijl hun fysieke omvang steeds kleiner wordt. Hierdoor zijn hoge bedrijfstemperaturen onvermijdelijk geworden, wat de prestaties van componenten negatief beïnvloedt. Effectief thermisch beheer is daarom een ​​cruciaal punt geworden in de moderne elektronica.

Efficiënte warmteafvoer in elektronische apparaten wordt voornamelijk beïnvloed door de principes van warmteoverdracht en vloeistofdynamica. Thermisch beheer is essentieel voor het handhaven van optimale bedrijfstemperaturen en het waarborgen van de betrouwbaarheid en veiligheid van elektronische systemen. Huidige thermische regelmethoden omvatten natuurlijke convectie, geforceerde convectie, vloeistofkoeling, koeling, warmtegeleiding en heatpipe-koeling.

1. Natuurlijke koelmethoden

Natuurlijke koeling verwijst naar warmteafvoer zonder externe energietoevoer, uitsluitend gebaseerd op geleiding, convectie en straling. Natuurlijke convectie wordt hier het meest toegepast.

Deze methode is geschikt voor apparaten met een laag vermogen of systemen met een lagere thermische belasting, met name die met een compact of afgesloten ontwerp. In dergelijke gevallen kan warmte effectief worden afgevoerd zonder actieve koelmechanismen. Het optimaliseren van thermische geleidingspaden of het verbeteren van de straling tussen het warmtegenererende onderdeel en nabijgelegen koellichamen kan de prestaties ook verbeteren.

2. Geforceerde luchtkoeling

Geforceerde koeling maakt gebruik van externe apparaten zoals ventilatoren om de luchtstroom rond componenten te versnellen en zo de warmteoverdracht te verhogen. Deze methode is eenvoudig, effectief en breed toepasbaar in systemen met voldoende luchtstroomruimte of aangewezen koelstructuren.

Om de convectieve warmteoverdracht te verbeteren, vergroten ingenieurs vaak het oppervlak van koellichamen door vinnen of grotere oppervlakken te gebruiken. Deze ontwerpen verminderen de thermische weerstand en verbeteren de algehele efficiëntie. Voor componenten met een hoog vermogen kunnen turbulentie-inducerende elementen in de koellichamen worden geïntroduceerd. koellichaamstructuur om de warmtewisseling verder te verbeteren.

3. Heatpipe-koeling

Een typische heatpipe bestaat uit een afgesloten container, een capillaire lontstructuur en een werkvloeistof. In een vacuümomgeving absorbeert de vloeistof warmte aan de verdamperzijde, verdampt en beweegt zich onder lichte drukverschillen naar de condensorzijde. Daar geeft het latente warmte af en condenseert terug tot vloeistof. De vloeistof keert via capillaire werking terug naar de verdamper, waardoor een continue cyclus ontstaat.

Heatpipes bieden een extreem hoge thermische geleidbaarheid – honderden keren die van koper – en worden vaak 'bijna-supergeleiders' genoemd. Ze hebben echter een thermische limiet: als de warmtetoevoer een kritische waarde overschrijdt, kan de werkvloeistof volledig verdampen en stoppen met circuleren, wat tot een defect kan leiden.

4. Vloeistofkoelmethoden

Vloeistofkoeling Wordt voornamelijk gebruikt in toepassingen met hoge warmtedichtheid. Het kan worden onderverdeeld in indirecte en directe (immersie) koeling.

•Indirecte koelingomvat het overbrengen van warmte van componenten naar een vloeibaar koelmiddel via modules of interfaces zoals koelplaten, geleidende blokken of straalmodules.

•Directe koelingZorgt ervoor dat de koelvloeistof direct in contact komt met elektronische componenten, waardoor warmte effectief wordt geabsorbeerd en afgevoerd. Deze methode is bijzonder geschikt voor omgevingen met een hoge hittedichtheid of hoge temperaturen.

5. Koeling op basis van koeling

Koelmethoden die op koeling gebaseerd zijn, zijn onder meer faseovergangskoeling en thermo-elektrische koeling (Peltier-effect).

•Fase-overgangskoelingMaakt gebruik van koelmiddelen die grote hoeveelheden warmte absorberen tijdens de faseovergang (bijvoorbeeld verdamping). Het wordt vaak toegepast in speciale omgevingen en krachtige computersystemen.

•Diepe koelingtechnologieën zorgen voor een efficiënte werking bij een groot temperatuurbereik en hebben een compacte structuur.

•Peltier-koeling, of thermo-elektrische koeling, maakt gebruik van het Peltier-effect van halfgeleidermaterialen om warmteabsorptie en -afgifte over verbindingen te creëren. Het is compact, eenvoudig te installeren en te verwijderen en ideaal voor scenario's die gematigde koeling vereisen. Het is echter minder energiezuinig en duurder.

Typische Peltier-systemen kunnen thermische belastingen ≤300W aan en werken bij temperaturen onder 100°C.

6. Energieoverdracht in thermische systemen

Om warmte effectief te beheren, moet deze van de bron naar een omgeving worden getransporteerd waar deze kan worden afgevoerd. Met toenemende vermogensdichtheden en kleinere apparaten moeten thermische beheeroplossingen efficiënt en compact zijn.

Heatpipes onderscheiden zich door hun uitstekende thermische geleidbaarheid en isothermisch gedrag, waardoor ze ideaal zijn voor warmtebeheer in elektronische en halfgeleiderapparaten. Hun flexibiliteit, aanpasbaarheid en betrouwbaarheid hebben geleid tot brede toepassing in diverse industrieën.

Het ontwerpen van heatpipe-systemen vereist zorgvuldige aandacht voor materiaalkeuze, productieprocessen, hygiëne en omgevingsfactoren zoals zwaartekracht of externe krachten. Temperatuurbewaking is ook essentieel voor kwaliteitscontrole en systeemstabiliteit.

Linda / Verkoopdirecteur

📞 Tel:86-769-26626558

📞 Whatsapp:+86-15818382164

📩 E-mailadres:info@tongyu-group.com

🌐 Website:www.tongyucooler.com

✏️Fabrieksnaam:Dongguan Tongyu Elektronica Co., Ltd.

● Adres:

- Vietnam: Que Vo-stad, provincie Bac Ninh.

- China: DongGuan City, provincie GuangDong.